[뉴스비전e 박준상 기자] 최근의 과학기술은 시간과 공간의 한계를 극복하고, 인간의 생각이나 감각을 모방하는 기술에 촛점이 맞춰지고 있다.

한동안 침체됐던 가상·증강(AR/VR) 기술이 인공지능을 통한 인지기술과 접목을 통해 돌파구를 찾고 있다. 

인공지능을 적용한 실감미디어는 각종 서비스, 게임 개발과정 및 구현, 교육 등 더욱 다양한 산업분야와의 연결을 예고하고 있다. 

이미 장거리 이동을 하지 않고도 유명한 관광지를 경험하고, 게임 속의 주인공이 되어 가상의 세계를 누비고, 위험한 훈련을 안전하게 연습할 수 있는 시스템이 AR/VR 기술로 구현되기 시작했다.  [편집자 주]

[②어지러움·구토 '역작용 한계' 극복하려면?] 

인간은 두 개의 눈으로 사물을 보고, 이를 통해 입체감을 인지한다.

따라서 AR/VR 구현을 위한 디스플레이에서는 양안에 각기 다른 영상을 제공할 수 있는 형태로 구성되어야 한다.

아울러 AR/VR 기기에서는 평면으로 사물을 인지하기 때문에, 여기에 채용되는 디스플레이는 최소한 인간의 시력으로 구분할 수 있는 최소한의 크기 이하로 픽셀이 구현되어야 한다.

또한, 최대한 현실 세계와 비슷하게 경험하게 하려면 단안 기준 2개 이상의 시점을 제공하는 영상을 120Hz 이상의 속도로 재생할 수 있어야 한다.

이러한 요구조건이 만족되지 않을 경우, 사용자는 어지럼증, 구토 등의 역작용을 경험하게 된다.

역작용을 방지하기 위해 가장 먼저 제시된 디스플레이의 요구조건은 해상도이다. 그리고 이러한 해상도 요구조건의 기준도 기존의 PPI(Pixels-per-inch)에서 PPD(Pixels-per-degree)로 변경해야 한다는 주장이 상당히 설득력 있게 제기되고 있다.

예를 들면 시력이 1.0인 사람을 기준으로 가장 미세하게 구분할 수 있는 각도가 1/60도 이고, AR/VR 기기에 적용되는 마이크로 디스플레이는 2차 평면의 영상으로 광학계를 활용해 3차원처럼 표현하기 때문에, 단위 면적이 아닌 단위 각도 당 필요한 픽셀의 개수, 즉 공간 분해능으로 정의하는 것이 바람직하다는 것이다.

지금까지의 연구에 따라 디스플레이의 인터페이스 속도를 계산해보면 대략 350Gbps(Gigabyte-per-second)~400Gbps(Frame rate 120Hz 기준)가 필요하다.

ETRI에 따르면, 현재까지 이러한 인터페이스 속도를 제공할 수 있는 어떠한 프로세서도 개발된 바가 없기 때문에, 이러한 기술적 한계를 극복하기 위해서는 새로운 패러다임으로 이러한 문제를 해결할 수 있는 연구개발이 필요하다.

인체 역작용을 방지하기 위해서는 해상도뿐만 아니라, 연속된 영상 간의 지연속도(Motion-to-Photon Latency)의 문제도 고려되어야 한다.

지연속도에는 단순히 디스플레이가 영상을 표시하는데 걸리는 시간, 영상의 수신, 영상 처리, 센서 정보의 통합 등의 요소까지 고려되어야 하므로, 복합적인 해결책이 필요하다.

또한, 여기서 영상정보는 통상 사용자를 중심으로 한 360도 전체를 고려해야 하므로, 이를 위한 영상처리 알고리즘도 함께 개발되어야 한다.

아직 현실적으로 이에 근접한 시스템이 개발되진 못했지만, 인간의 인지 특성을 고려했을 때, 지연속도는 최소 20msec 이하가 요구되고 있다.

또한, 몰입감 높은 AR/VR을 구현하기 위해서는 인간의 시각특성을 고려한 적절한 화면의 크기를 설정하는 것이 매우 중요하다.

몰입감이 보장되지 않는 경우, 사용자는 불규칙적인 눈의 초점 변화가 유발되고 이는 인체 역작용으로 이어질 수 있기 때문에, 몰입감 향상은 인체 역작용 방지를 위해서도 매우 중요한 요소로 작용될 수 있다.

아울러 사물을 인지하기 위한 최소 초점 거리와 공간 분해능 등이 고려되어야 하는데, 이를 통해 인간의 평균적인 FOV(Field-of-view)를 산출해보면, 좌우로는 120도, 상하로는 135도가 필요한 것으로 알려져 있다.